Ecco il liquido che non cristallizza mai, rivoluzionerà la nostra vita come un secolo fa fece la plastica!

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vLo stato liquido della materia e’ uno stato intermedio tra la fase gassosa e la fase solida, esistente soltanto in un determinato intervallo di temperature. L’acqua, per esempio, a zero gradi diventa ghiaccio e a 100 si trasforma in vapore. Ma questa legge vale in tutte le situazioni? In un articolo su ‘Nature Physics’, Frank Smallenburg e Francesco Sciortino del dipartimento di Fisica di Sapienza Universita’ di Roma, dimostrano che nel mondo della materia ‘soffice’ i liquidi possono essere piu’ stabili dei solidi e non cristallizzare mai. La materia soffice e’ l’insieme di quelle sostanze come i gel, le schiume o le creme che sono troppo dense per essere dei liquidi e troppo morbide per essere dei solidi. Tra queste ci sono i colloidi, soluzioni di particelle della dimensione da 10-20 nanometri fino al micron disperse in un liquido o in un gas. Gli studiosi della materia soffice sono riusciti a “costringere” le particelle colloidali sintetizzate in laboratorio a comportarsi come atomi cioe’ ad aggregarsi in molecole di dimensioni nano o microscopiche, realizzando strutture complesse che imitano, a scale di grandezza maggior, cio’ che avviene spontaneamente nella fisica atomica e molecolare. A differenza delle molecole, queste nuove molecole colloidali interagiscono tra loro secondo schemi disegnati dall’uomo. Lo scopo? Realizzare in laboratorio i mattoni di materiali innovativi con proprieta’ elettriche, meccaniche e ottiche controllabili. Nel loro studio teorico/numerico, i ricercatori della Sapienza sono arrivati cosi’ a generare liquidi che rimangono tali a tutte le temperature, piu’ stabili dei solidi. Serviranno a produrre gel e vetri di ultima generazione destinati ad avere applicazioni in numerosi campi: da quello medico (gel per lenti a contatto o biocompatibili per la ricostruzione di cartilagini ossee), a quello agricolo (gel repellente degli insetti o come sostituto della terra per piante in vaso) a quello ambientale (vetri molecolari con particolari proprieta’ isolanti). “Le conseguenze di questo studio – ha spiegato Sciortinosono duplici: da un lato si e’ potuto chiarire il ruolo chiave giocato dall’entropia nel processo di cristallizzazione (ovvero perche’ in un sistema disordinato come il liquido il numero di configurazioni microscopiche possibili sia diverso da quello di un sistema ordinato come quello solido), dall’altro lato si acquisiscono nuovi elementi che aiutano a capire perche’ alcuni materiali importanti quali i gel polimerici e colloidali e i vetri molecolari siano particolarmente stabili“. “Negli ultimi anni – ha continuato Sciortinola ricerca in materia soffice ha mostrato che e’ possibile sintetizzare non solo atomi colloidali ma anche molecole colloidali, cioe’ particelle colloidali la cui superficie viene localmente funzionalizzata per rendere possibili interazioni attrattive solo nelle direzioni stabilite da particolari zone adesive, dette patch. Le molecole colloidali saranno fondamentali nella realizzazione di materiali in grado di influenzare le tecnologie future in modi che ancora non riusciamo a immaginare e probabilmente il loro uso rivoluzionera’ la nostra vita come circa un secolo fa fece la plastica“. Il team della Sapienza e’ finanziato da Patchycolloids, un progetto europeo Erc da 1,5 milioni di euro che studia con metodi teorici e numerici le enormi possibilita’ offerte da questi nuovi mattoni della materia.